Universidad Pública de Navarra Nafarroako Unibertsitate Publikoa
ESCUELA TECNICA SUPERIOR NEKAZARITZAKO INGENIARIEN DE INGENIEROS AGRONOMOS GOI MAILAKO ESKOLA TEKNIKOA
EFECTO DEL MANEJO DE RESIDUOS DE Lolium multiflorum DEJADOS EN CAMPO SOBRE LA FAUNA MICROBIANA Y LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DEL SUELO
presentado por
LEIRE MÚGICA AZPILICUETA (e)k
aurkeztua
INGENIERO AGRONOMO NEKAZARITZA INGENIARITZA
UNIVERSIDAD PÚBLICA DE NAVARRA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS Departamento de Producción Agraria
Trabajo Fin de Carrera:
EFECTO DEL MANEJO DE RESIDUOS DE
Lolium multiflorum
DEJADOS EN CAMPO SOBRE LA FAUNA MICROBIANA Y LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DEL SUELO
Autora
Leire Múgica Azpilicueta
Directoras
Rosa Mª Canals Tresserras Leticia San Emeterio Garciandia
Titulación
Ingeniería Agronómica
Convocatoria
Septiembre 2011
Rosa Mª Canals Leticia San Emeterio Leire Múgica
AGRADECIMIENTOS
Me gustaría agradecer, en primer lugar a Rosa y a Leticia, directoras de este trabajo, por su dedicación y ayuda durante la realización del mismo, y a la ETSIA por darme la oportunidad de llevarlo a cabo.
También a todos los demás profesores, becarios y personal de la universidad por su dedicación durante los años que he estado estudiando en la UPNA.
Agradecer a los compañeros de clase, por la ayuda y los buenos momentos que hemos pasado juntos.
A mis amigas, por animarme en los malos momentos, y a toda mi familia, en especial a mis padres y a mi hermano, por el apoyo y confianza que me han mostrado a lo largo de estos últimos años.
Pág. * RESUMEN………. 1 1.- INTRODUCCIÓN……… 4 1.1.- La agricultura de conservación………... 5 1.1.1.- Concepto……….. 5 1.1.2.- Rotación de cultivos……….. 7 1.1.3.- Siembra directa……… 8 1.1.4.- Cubiertas verdes………. 9 1.1.5.- Policultivos……….... 9 1.1.6.- Mínimo laboreo……….. 10
1.2.- Las cubiertas verdes………. 12
1.2.1.- Descripción y evolución de la técnica……….. 12
1.2.2.- Ventajas de la práctica……… 15
1.2.2.1.- Control de la erosión hídrica y eólica……… 15
1.2.2.2.- Absorción del excedente de nitrógeno del suelo……… 16
1.2.2.3.- Recirculación de nutrientes……… 17
1.2.2.4.- Efecto herbicida……….………. 17
1.2.2.5.- Mejora de las propiedades del suelo……….…………. 18
1.2.2.6.- Control de plagas, enfermedades y otros patógenos de los cultivos………. 19
1.2.3.- Limitaciones de la práctica……….. 20
1.2.3.1.- Fecha de siembra y duración de la estación de crecimiento……….. 20
1.2.3.2.- Reducción del contenido de agua del suelo……….. 20
1.2.3.3.- Efectos no deseados en los cultivos sucesivos……… 21
1.2.3.4.- Coste económico……… 22
1.2.4.- Especies vegetales empleadas como cubiertas verdes………... 22
1.2.5.- Descripción de la cubierta verde ideal………. 23
1.3.- Interés de Lolium multiflorum como cubierta verde……… 25
1.3.1.- Descripción de la especie y de su cultivo como forraje………. 25
1.3.2.- Interés de Lolium multiflorum como cubierta verde………... 27
1.3.3.- Posibles limitaciones de Lolium multiflorum como cubierta verde: la alelopatía………... 28
2.- OBJETIVOS……… 31
3.- MATERIALES Y MÉTODOS……….. 33
3.1.- Descripción de la parcela de ensayo……… 34
3.2.- Diseño experimental……….. 36
3.3.- Establecimiento del ensayo y muestreos de campo……… 38
3.4.1.- Actividades enzimáticas estudiadas……… 40
3.4.1.1.- Amidasa……… 41
3.4.1.2.- Ureasa……… 43
3.4.1.3.- Glucosidasa……… 46
3.4.1.4.- Fosfatasa alcalina……… 48
3.4.2.- Carbono y nitrógeno en la biomasa microbiana y nitrificación potencial………. 51
3.4.2.1.- Carbono y nitrógeno en la biomasa microbiana……….. 51
3.4.2.2.- Nitrificación potencial ……… 56
3.4.3.- Otros parámetros edáficos medidos……… 57
3.4.3.1.- Determinación de la humedad……… 57
3.4.3.2.- Determinación del amonio y nitrato………... 58
3.5.- Análisis estadísticos de los datos……… 59
4.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN……… 61
4.1.- Humedad del suelo..………. 62
4.2.- Actividad enzimática del suelo………. 65
4.3.- Actividad enzimática en los residuos de l. multiflorum……… 72
4.4.- Biomasa microbiana……… 76
4.4.2.- Relación carbono/nitrógeno en la biomasa microbiana.………….….. 80
4.5.- Nitrificación potencial……… 82
4.6.- Contenido de nitrato y amonio en el suelo……… 85
4.6.1.- Contenido de nitrato en el suelo……… 85
4.6.2.- Contenido de amonio en el suelo………...………….…… 87
5.- CONCLUSIONES……….. 89
6.- BIBLIOGRAFÍA……… 92
Pág.
Figura 1. Diagrama ombrotérmico de Arazuri………. 34
Figura 2. Diseño de la parcela………. 37
Figura 3. Precipitación acumulada (mm)……… 62
Figura 4. Temperatura media (ºC)……….. 63
Figura 5. Contenido de humedad en el suelo (%)……….. 63
Figura 6. Actividad enzimática del suelo: amidasa………... 65
Figura 7. Actividad enzimática del suelo: ureasa………... 66
Figura 8. Actividad enzimática del suelo: β-glucosidasa……… 68
Figura 9. Actividad enzimática del suelo: fosfatasa alcalina………. 69
Figura 10. Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: amidasa… 72
Figura 11. Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: ureasa…… 73
Figura 12. Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: β-glucosidasa ………. 73
Figura 13. Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: fosfatasa alcalina……… 74
Figura 14. Nitrógeno presente en la biomasa microbiana……….. 77
Figura 15. Carbono presente en la biomasa microbiana……….. 78
Figura 16. Relación carbono/nitrógeno en la biomasa microbiana……….. 81
Figura 17. Nitrificación potencial del suelo………. 82
Figura 18. Contenido de nitrato en el suelo………. 85
Pág.
Tabla 1: Humedad del suelo y de los residuos de L. multiflorum………. 100
Tabla 2: Actividad enzimática en el suelo: amidasa………. 101
Tabla 3: Actividad enzimática en el suelo: ureasa……… 102
Tabla 4: Actividad enzimática en el suelo: glucosidasa………. 103
Tabla 5: Actividad enzimática en el suelo: fosfatasa alcalina………. 104
Tabla 6: Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: amidasa…… 105
Tabla 7: Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: ureasa……… 105
Tabla 8: Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: glucosidasa.. 105
Tabla 9: Actividad enzimática en los residuos de L. multiflorum: fosfatasa alcalina……… 106
Tabla 10: Nitrógeno y carbono en la biomasa microbiana………. 107
Tabla 11: Relación entre carbono y nitrógeno microbianos………. 108
Tabla 12: Nitrificación potencial……… 109
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EFECTO DEL MANEJO DE RESIDUOS DE
Lolium multiflorum
DEJADOS EN CAMPO SOBRE LA FAUNA MICROBIANA Y LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DEL SUELO
El raigrás italiano (Lolium multiflorum) es un cultivo que está muy extendido en todo el mundo debido a su alta productividad, alto valor forrajero y su buena calidad como alimento para el ganado. Se trata de la gramínea pratense más sembrada en la Península Ibérica. Algunos estudios indican que esta especie puede ocasionar alelopatías en cultivos posteriores o afectar a los microorganismos del suelo, influyendo así en la disponibilidad de nutrientes. Por lo tanto, el manejo que se realice del cultivo y de los residuos de cosecha puede influir en los rendimientos de cultivos posteriores.
El objetivo de este trabajo es comprobar si existen diferencias en la actividad microbiana y enzimática del suelo en función de la manera de aplicación de los residuos vegetales de Lolium multiflorum en campo y del tiempo que éstos están en el suelo, para poder así determinar cuál es el mejor manejo que se puede realizar de los residuos de esta especie.
Para ello se establecieron 30 microparcelas en una parcela de Arazuri en junio del 2010 que incluían cinco tratamientos y 6 repeticiones de cada uno: control (suelo desnudo), cultivo de Lolium multiflorum, residuos secos de raigrás enterrados, residuos frescos de raigrás enterrados y residuos frescos de raigrás en superficie.
Se realizaron tres muestreos de suelo: el primero a la semana de establecer el ensayo, el segundo en septiembre de 2010 (a los tres meses) y el último en enero de 2011 (a los siete meses). En cada muestreo, se extrajo una muestra de suelo de cada microparcela para la determinación en laboratorio de distintas actividades enzimáticas microbianas. Las enzimas analizadas fueron: ureasa y amidasa (relacionadas con el ciclo del nitrógeno), fosfatasa alcalina (relacionada con el ciclo del fósforo) y β-glucosidasa (relacionada con el ciclo del carbono).
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Además, se tomaron submuestras para la determinación de la humedad edáfica, el carbono y el nitrógeno en la biomasa microbiana, las tasas de nitrificación potencial, y el contenido de nitrato y amonio en el suelo.
Los resultados obtenidos en los ensayos realizados en laboratorio concluyeron que la actividad enzimática del suelo no se vio afectada significativamente por los diferentes tratamientos aplicados al suelo. Sin embargo, la actividad de las enzimas implicadas en el ciclo del nitrógeno (amidasa y ureasa) varió según el tiempo de estancia de los residuos de raigrás en el suelo. En cuanto a la biomasa microbiana presentó un incremento a corto plazo con el aporte de materia orgánica al suelo. Por lo tanto, en este trabajo no se ha observado un efecto inhibitorio del raigrás italiano sobre las enzimas y la fauna microbiana del suelo para los niveles de residuos aplicados.
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1.1.- LA AGRICULTURA DE CONSERVACIÓN
1.1.1.- Concepto
La FAO (Food and Agriculture Organization) define la agricultura de conservación como aquella que tiene por objeto conservar, mejorar y hacer un uso más eficiente de los recursos naturales mediante la gestión integrada de los recursos disponibles del suelo, agua y los recursos biológicos combinados con insumos externos (Hobbs, 2007).
Sin embargo, existen otras definiciones, como la que propone la Asociación Española de Agricultura de Conservación Suelos Vivos, que define esta técnica como un sistema de producción agrícola sostenible, que comprende un conjunto de prácticas agronómicas adaptadas a las exigencias del cultivo y a las condiciones locales de cada región, cuyas técnicas de cultivo y de manejo del suelo lo protegen de su erosión y degradación, mejoran su calidad y biodiversidad, contribuyen a la preservación de los recursos naturales, agua y aire, sin menoscabo de los niveles de producción de las explotaciones (Guía Buenas Prácticas Agrícola-Ganaderas y Eficiencia Energética).
La agricultura de conservación tiene sus orígenes en Estados Unidos. En la década de 1930, tuvieron lugar varios años sucesivos de sequía que originaron graves problemas de erosión eólica, provocando grandes pérdidas económicas en el sector agrícola. Esto se debió a la labranza excesiva del suelo (Hobbs, 2007). Para combatir esta erosión se desarrollaron nuevos equipos de laboreo que permitían descompactar el suelo y controlar la flora adventicia, pero sin invertir el terreno, dejando en superficie abundantes restos vegetales de los cultivos precedentes. Este método se extendió rápidamente por todas las zonas secas de los EE.UU. (Gil et al., 2009).
En la actualidad, la agricultura de conservación está ganando aceptación en muchas partes del mundo como una alternativa tanto a la agricultura convencional como a la agricultura ecológica (Dumanski et al., 2006), ya que actualmente es la
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práctica agronómica más adaptada a mejorar los suelos (Fichas técnicas AGRACON) y por el incremento del interés en una agricultura sostenible (García-Orenes et al., 2010).
Se basa en los principios de la reconstrucción del suelo, la optimización de los insumos de producción de cultivos, incluido el trabajo, y la optimización de los beneficios (Dumanski et al., 2006). Contribuye a la conservación del medio ambiente, así como a mejorar y mantener la producción agrícola (Hobbs, 2007).
Los objetivos de la agricultura de conservación son los siguientes (Guía Buenas Prácticas Agrícola-Ganaderas y Eficiencia Energética; Hobbs, 2007):
Suelo:
- Reducir la erosión.
- Incrementar los niveles de materia orgánica.
- Mejorar la estructura y las propiedades físico - químicas. - Aumentar la biodiversidad de la fauna del suelo.
- Incrementar la fertilidad natural del suelo. Aire:
- Disminuir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Agua:
- Disminuir la escorrentía
- Disminuir la contaminación de aguas superficiales, como de los ríos por sedimentos, fertilizantes y pesticidas.
- Mejorar la capacidad de retención de agua. - Reducir los lixiviados de nutrientes.
- Aminorar el riesgo de inundaciones. Recursos y energía:
- Fomentar el ahorro energético de insumos y de los tiempos de trabajo. - Ahorrar costes mejorando el resultado económico.
Las prácticas agronómicas englobadas en los sistemas de agricultura de conservación se fundamentan en los principios de mínima alteración del suelo,
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cobertura permanente del terreno con materiales orgánicos (restos de cosechas o cultivos de cobertura), realización de rotaciones de especies en explotaciones de cultivos anuales o una asociación de plantas en cultivos perennes, y aplicación de un sistema agrícola adecuado de gestión de nutrientes y más sostenible para el futuro (Hobbs, 2007; Bergua, 2010; Márquez y González, 2011).
Algunas de estas prácticas agronómicas son la rotación de cultivos, la
siembra directa, las cubiertas verdes, los policultivos y el mínimo laboreo. A continuación se describen con mayor detalle.
1.1.2.- Rotación de cultivos
La rotación de cultivos es uno de los métodos más antiguos para conservar la productividad del suelo, y una herramienta fundamental para resolver los problemas de lucha contra las malas hierbas, enfermedades, nematodos y otros patógenos de los cultivos (Bergua, 2010).
Es una práctica agrícola en la que se alternan diferentes cultivos en una misma parcela en una secuencia de tiempo determinada, que habitualmente sigue un esquema prediseñado teniendo en cuenta la funcionalidad de los cultivos elegidos.
Labrador y Guiberteau (1991) expusieron que la rotación presenta múltiples ventajas frente al monocultivo:
- Mejor aprovechamiento de la tierra, el espacio y el agua. - Disminución de los problemas fitosanitarios.
- Menor afluencia de malas hierbas debido a que el terreno queda rápidamente cubierto.
- En ciertas asociaciones las plantas ejercen una acción de mutuo beneficio, aunque también suelen darse problemas de fitotoxicidad.
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Comparados con sistemas en los que se da rotación de cultivos, los suelos bajo sistemas de monocultivo, en general, contienen concentraciones significativamente menores y menor calidad de la materia orgánica del suelo, menos estabilidad estructural del suelo, y actividad y biomasa microbiana reducidas (Moore et al., 1999).
1.1.3.- Siembra directa
La siembra directa es el máximo exponente de la agricultura de conservación en cultivos extensivos (Márquez y González, 2011), ya que se trata del sistema ideal desde el punto de vista del medio ambiente y, en la mayoría de los casos, agronómico (Bergua, 2010).
Es una técnica de cultivo que implica el no laboreo de la tierra, en la cual se siembra el cultivo directamente en el suelo no cultivado desde la cosecha del cultivo anterior (Enviromental Indicators for Agriculture). Esta operación se consigue gracias a sembradoras especiales, que pueden ser de dos tipos (Márquez y González, 2011):
- de rejas: apropiadas para zonas con piedras y sin mucha arcilla. - de discos: son más caras, pero más polivalentes.
Un adecuado manejo de los restos vegetales de la cosecha anterior es fundamental para el éxito de la implantación de la siembra directa. La paja y las graznas que quedan en el campo deben cubrir homogéneamente la superficie del suelo. Para ello es recomendable realizar una distribución uniforme de la paja, siendo la manera más económica y eficaz hacerlo en la recolección mediante equipos específicos instalados en la cosechadora, como una picadora de paja (Gil et al., 2009).
El control de malas hierbas se consigue con herbicidas de mínimo impacto medioambiental (Bergua, 2010), y la aplicación de fertilizantes se realiza directamente en el rastrojo del cultivo anterior (Dumanski et al., 2006).
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Precisamente, la presencia de los residuos del cultivo anterior en el campo permite controlar la erosión del suelo durante el periodo de tiempo en el que la parcela no permanece cultivada.
1.1.4.- Cubiertas verdes
Una cubierta verde es una cobertura temporal vegetal que se cultiva para proporcionar una protección al suelo (Environmental Indicators for Agriculture). Actualmente, se están realizando cubiertas polífitas mezclando leguminosas y gramíneas, utilizando especialmente especies espontáneas de cada zona, ya que son las más adaptadas (Bergua, 2010).
Esta técnica se describirá más detalladamente en el apartado 1.2 del presente trabajo.
1.1.5.- Policultivos
El policultivo es una práctica agrícola que consiste en cultivar dos o más cultivos en el mismo espacio al mismo tiempo (Lithourgidis et al., 2011), generalmente en filas alternas.
Es una estrategia habitual en los sistemas agrícolas tradicionales de todo el mundo, especialmente en países en desarrollo, que se justifica, entre otras razones, por su mayor eficiencia en el uso de los recursos naturales (suelo, agua y energía) (González y Guzmán, 2006).
La ventaja más importante que presenta esta práctica es la producción de un mayor rendimiento en la parcela por el uso más eficiente de los recursos debido al uso de mezclas de cultivos con diferente capacidad de enraizamiento, crecimiento y requerimientos nutricionales (Lithourgidis et al., 2011).
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El policultivo mejora la fertilidad del suelo a través de la fijación biológica de nitrógeno con el uso de leguminosas, e incrementa la conservación del suelo por una mayor cobertura de la superficie de éste que con un monocultivo (Lithourgidis
et al., 2011).
Además de las mejoras agronómicas, esta práctica proporciona una dieta rica y diversa durante todo el año, otorga estabilidad en las producciones, minimiza los riesgos (ya que si algún cultivo sufre daños, los demás pueden compensar la pérdida) y permite aumentar la rentabilidad de la explotación con bajos niveles de tecnología (González y Guzmán, 2006).
1.1.6.- Mínimo laboreo
El mínimo laboreo es una práctica agronómica de menor grado de conservación que la siembra directa, pero fundamental para aquellos agricultores que quieren hacer agricultura de conservación y no tienen recursos ni conocimientos para implantar la siembra directa en sus explotaciones. Ofrece la posibilidad de realizar agricultura de una forma más respetuosa con el medio ambiente que la convencional, pero sin reducir la rentabilidad de las explotaciones (Gil et al., 2009).
En la agricultura de mínimo laboreo la labranza del terreno se realiza únicamente en las capas superficiales del suelo, hasta los primeros 10 - 15 cm. Normalmente es vertical con chisel o cultivador, pero también puede ser con arado de cohecho, que realiza volteo, o simplemente con gradas de discos (Pérez y Lafarga, 2007).
Se realizan una o dos labores a la salida del verano, en función del cultivo a implantar. Siempre de manera somera y sin invertir el perfil del suelo, de manera que tras la siembra el 30% de su superficie se encuentre cubierta por restos vegetales para proteger al suelo de la erosión (Gil et al., 2009; Márquez y González, 2011).
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Para el control de las hierbas adventicias, que puedan aparecer antes de la siembra, se utilizan productos herbicidas autorizados o cultivadores que permitan un porcentaje de cobertura de suelo acorde con los niveles mínimos exigibles (Gil
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1.2.- LAS CUBIERTAS VERDES
1.2.1.- Descripción y evolución de la técnica
Desde los comienzos de la agricultura de conservación estuvo muy claro el uso de la cubierta vegetal entre cultivos como la mejor forma de proteger el suelo (Bergua, 2010).
El interés de la investigación del cultivo de las cubiertas vegetales y los abonos verdes apareció hace décadas, pero el uso de dichos cultivos disminuyó durante el último siglo. Las cubiertas vegetales y los abonos verdes perdieron valor debido al uso de pesticidas y fertilizantes químicos, pero ahora están recuperando importancia para afrontar una agricultura más respetuosa con el medio ambiente, que trata de solventar problemas de degradación de suelo y de pérdida de nutrientes por lixiviación (Thorup-Kristensen et al., 2003).
Los objetivos principales de un cultivo de cobertura son (Sullivan, 2003; Thorup-Kristensen et al., 2003):
Proteger el suelo, de forma que se evite su degradación debido a la erosión por el viento y el agua.
Reducir la lixiviación de nutrientes del perfil del suelo, especialmente de nitratos.
Mejorar las propiedades del suelo mediante el incremento del contenido de materia orgánica en éste.
En la actualidad, los agricultores que realizan una agricultura convencional no son proclives a utilizar cubiertas y abonos verdes por su valor como única fuente de nitrógeno, debido al bajo precio de los fertilizantes nitrogenados (Thorup-Kristensen et al., 2003). Sin embargo, cada vez son más los agricultores que apuestan por una agricultura más sostenible, que implica la utilización de técnicas más conservadoras, como es el uso de cubiertas vegetales.
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Las cubiertas verdes pueden utilizarse en cultivos leñosos, en cuyo caso el cultivo de cobertura se implanta en la superficie de suelo entre las hileras de los árboles (Sullivan, 2003), o en rotaciones de cultivos, en las que durante una determinada época del año el suelo permanece desnudo reemplazando ese periodo de barbecho por un cultivo. En este último caso, son cultivadas durante periodos del año en los que las condiciones no son óptimas para el crecimiento del cultivo de interés comercial (Thorup-Kristensen et al., 2003).
Existen diferentes tipos de cubiertas según la época del año en la que se implanten en la parcela (Sullivan, 2003):
De invierno: el cultivo se siembra a finales de verano tras la cosecha del cultivo principal para proporcionar cobertura al suelo durante el invierno. De verano: el cultivo ocupa la tierra por una parte de la temporada de
verano, y al final de su desarrollo suele aportarse como abono verde al suelo para mejorar las condiciones de los suelos pobres.
Atendiendo a su forma de implantación las cubiertas vegetales se pueden clasificar como (Gil et al., 2009; Márquez y González, 2011):
Espontánea: formadas por hierbas procedentes del banco de semillas del suelo. Se suele realizar en suelos que hayan sido labrados durante años, de forma que exista un banco de semillas con gran variedad de especies. Son recomendables principalmente en los casos en los que las características del terreno dificulten las operaciones sobre el suelo.
Espontánea seleccionada hacia gramíneas: se deja crecer la vegetación y después se seleccionan las gramíneas (cebadilla, bromo, raigrás, etc.) mediante la utilización de un control químico con fitosanitarios.
Sembradas: normalmente se siembran cultivos de gramíneas, aunque se pueden mezclar con leguminosas. Estas siembras son recomendables para suelos muy erosionados o manejados previamente bajo no laboreo con suelo desnudo, dado que no habrá semilla para la implantación de una
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cubierta de forma espontánea. La mezcla de gramíneas y leguminosas proporciona al suelo una serie de beneficios:
- Los cultivos de gramíneas mejoran la estructura del suelo mediante el desarrollo de su sistema radicular y absorben una gran cantidad del exceso de nitrógeno que puede existir en el suelo, evitando así su lixiviación a capas más profundas.
- Los cultivos de leguminosas contribuyen al enriquecimiento del suelo en nutrientes mediante fijación fisiológica de nitrógeno y fósforo.
Cubiertas inertes: son aquellas constituidas a base de restos de cosecha, mucho más usuales. Su mayor ventaja es que no consumen agua incrementando aún más la humedad del suelo y aportan gran cantidad de nutrientes al suelo.
El manejo de cubiertas en agricultura de conservación requiere la realización de una serie de operaciones que dependerán de la naturaleza de las mismas. De forma general, las labores a realizar son similares, excepto en las cubiertas de vegetación espontánea en las que no es necesario la realización de la siembra (Gil et al., 2009).
Para la supresión de los cultivos de cobertura los herbicidas son la herramienta más utilizada en los sistemas de agricultura de conservación, aunque hay otros métodos no químicos que incluyen la siega y la labranza mecánica que también son utilizados (Sullivan, 2003).
También es importante una adecuada sincronización de la incorporación de la cubierta vegetal al suelo, para evitar la interferencia con la plantación del cultivo principal, ya que se observan reducciones de rendimiento a menudo cuando la cubierta verde interfiere con la fecha de plantación del cultivo principal (Thorup- Kristenses et al., 2003; Tonitto, 2005).
El cultivo utilizado como cubierta verde debe estar adaptado al suelo, clima y situación de cultivo de la parcela para asegurarse que produce los efectos
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deseados. Kramberger et al. (2008) exponen en su ensayo que las cubiertas verdes de cultivos extensivos (forrajeros) deben cumplir cuatro requerimientos:
Bajo coste de producción.
Proporcionar forraje de calidad y que pueda ser conservado fácilmente. Consumo de nitrógeno durante los periodos críticos para la lixiviación. No producir efectos negativos en el cultivo sucesivo.
Las zonas de climas templados continentales son áreas donde el periodo de verano es utilizado para la producción de cultivos, mientras que pueden ser demasiado frías para el crecimiento de la mayoría de cultivos durante el invierno. En estas condiciones, el suelo es a menudo dejado sin plantas durante este periodo, por lo que en la actualidad se están implantando cubiertas verdes (Thorup-Kristensen et al., 2003).
En estos climas, en las rotaciones de cultivos extensivos, las cubiertas verdes más utilizadas son aquellas en las que se siembra una gramínea, a veces mezclada con una leguminosa, para evitar el periodo de barbecho durante la estación de temperaturas más bajas, en la que el suelo permanece desnudo y expuesto a la erosión y lixiviación de nutrientes.
1.2.2.- Ventajas de la práctica
La implantación de una cubierta verde en una parcela presenta varias ventajas agronómicas y ambientales frente a dejar el suelo desnudo. Estas son el control de la erosión hídrica y eólica, la absorción del excedente de nitrógeno del suelo, la recirculación de nutrientes, el efecto herbicida, la mejora de las propiedades del suelo, el control de plagas, enfermedades y otros patógenos de los cultivos, y la mejora de la rentabilidad de la explotación.
1.2.2.1.- Control de la erosión hídrica y eólica
El establecimiento de una cubierta verde en el campo reduce la erosión del suelo, tanto hídrica como eólica, por el hecho de que éste permanece cubierto de
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vegetación (Anaya, 1999; Thorup-Kristensen et al., 2003). Un cultivo de cobertura reduce la escorrentía, por lo que disminuye la pérdida de suelo y se favorece la infiltración del agua (aumento de la humedad del suelo), evita el impacto directo de las gotas de lluvia sobre el suelo reduciendo su alteración, e impide el arrastre de partículas del suelo por del viento. Estos efectos se observan sobretodo en los casos en los que se implanta una cubierta verde de invierno (Lithourgidis et al., 2011), ya que es la estación en la que más precipitaciones se producen, y por lo tanto, existe un mayor riesgo de erosión y de lavado de nutrientes.
1.2.2.2.- Absorción del excedente de nitrógeno del suelo
Sustituyendo los periodos de barbecho por cubiertas verdes se consigue absorber el excedente de nitrógeno del suelo en post cosecha, y así reducir la lixiviación de este nutriente de forma que disminuye el contenido de nitrato en el agua infiltrada desde el suelo (Tonitto, 2005; Thorup-Kristensen et al., 2003). De esta forma se reduce el impacto ambiental, ya que se evita la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas con nitratos (Thorup-Kristensen et al., 2003).
En términos mecánicos, una cubierta verde reduce la pérdida de nitrógeno por lixiviación a través de tres mecanismos (Thorup-Kristensen et al., 2003):
Como las cubiertas verdes absorben nitrógeno reducen la concentración de nitrato en el agua del suelo. Así, el agua lixiviada a través del suelo llevará menos nitrógeno con ella.
El nitrógeno es activamente transportado hacia arriba en las raíces de la cubierta verde, y de este modo se consigue corregir la lixiviación que ya se había producido hacia capas más profundas.
El uso del agua por la cubierta verde reducirá la cantidad de agua percolada a través del suelo, y de este modo la cantidad de nitrógeno lixiviado es menor.
Bajo condiciones de alto contenido de nitrógeno en suelo, una cubierta verde normalmente absorbe más N, y por eso tiene un fuerte efecto contra la
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pérdida de este nutriente por lixiviación (Schröder et al., 1996), aunque no va a agotar el suelo completamente en ningún caso (Thorup-Kristensen et al., 2003).
1.2.2.3.- Recirculación de nutrientes
Las cubiertas de leguminosas tienen la gran ventaja de aportar nitrógeno por fijación biológica (Thorup-Kristensen et al., 2003), por lo que las gramíneas se siembran casi siempre asociadas con leguminosas, pues permiten obtener una masa de vegetación más importante y además presentan sistemas de raíces complementarios a los de las leguminosas, lo que tiene un efecto favorable sobre la estructura del suelo (Ovalle et al., 2007).
Además del nitrógeno de las leguminosas, las cubiertas vegetales ayudan a reciclar otros nutrientes presentes en el suelo. El nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S), y otros nutrientes se acumulan en los cultivos de cobertura durante su periodo de crecimiento. Cuando estas plantas son incorporadas al suelo como abono verde, o se dejan en campo en sistemas de no laboreo, estos nutrientes esenciales son liberados al medio lentamente durante la descomposición de la materia orgánica, quedando disponibles para el cultivo sucesivo (Sullivan, 2003). Esto puede ser especialmente útil en la agricultura de bajos insumos, como la agricultura orgánica (Thorup-Kristensen et al., 2003).
1.2.2.4.- Efecto herbicida
Ovalle et al. (2007) determinaron que las cubiertas vegetales ejercen un efecto herbicida sobre las poblaciones de las especies espontáneas o malas hierbas que crecen en los campos de cultivo.
Los cultivos de cobertura ocupan un espacio y captan parte de la luz que incide sobre la parcela, con lo que la reducción del terreno disponible y el sombreado del suelo reducen la posibilidad de que las malas hierbas se establezcan y se desarrollen. Además, el potencial alelopático de algunas especies puede ayudar al control de las malezas. Por ello, la utilización de cubiertas verdes
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se ha convertido en un importante método de control de malas hierbas en la agricultura sostenible (Sullivan, 2003).
1.2.2.5.- Mejora de las propiedades del suelo
Debido a que los residuos de cultivo son las principales fuentes de materia orgánica, el manejo del cultivo y la fertilización pueden ejercer una influencia significante en la calidad del suelo (Moore et al., 1999).
El cultivo de una cubierta verde aumenta el contenido de materia orgánica del suelo, lo que mejora una serie de propiedades físicas del suelo, incluyendo la estructura y la retención de agua. Las cubiertas vegetales de invierno incrementan la estabilidad de los agregados, protegiendo contrata la rotura de los agregados en invierno y obteniendo así una mejor friabilidad y estructura después de la labranza en primavera (Thorup-Kristensen et al., 2003).
La incorporación de las cubiertas vegetales como abono verde permite mantener y mejorar la fertilidad del suelo (Huang et al., 2010), ya que aumenta la actividad microbiana y actúa como reservorio de nutrientes, lo que promueve el incremento de los rendimientos y calidad del cultivo sucesivo (Huang et al., 2010; Mikanova et al., 2009).
El mantenimiento del suelo cubierto con vegetación reduce las oscilaciones de la temperatura del suelo, mantiene la humedad durante las épocas calurosas y secas, e induce la actividad microbiana y el desarrollo del cultivo (García-Orenes et al., 2010). La humedad del suelo y la temperatura afectan fuertemente a las condiciones de los microorganismos del suelo, y así también a la descomposición del material vegetal (Thorup-Kristensen et al., 2003), por lo que el mantenimiento de éstas en unos niveles adecuados puede ayudar a obtener mejores resultados en el rendimiento del cultivo principal.
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1.2.2.6.- Control de plagas, enfermedades y otros patógenos de los cultivos
Además de mejorar de las características del suelo, los cultivos de cobertura pueden complementar muchos de los programas de control de plagas, enfermedades y otros patógenos de los cultivos (Sullivan, 2003) debido a la variación de la especies vegetales que se cultivan en la parcela.
Algunos agricultores e investigadores han observado y documentado un aumento del número de insectos beneficiosos asociados a los cultivos de cobertura. Los cultivos de cobertura ofrecen polen, néctar y un hábitat a los insectos beneficiosos, por lo que dejar los residuos de los cultivos de cobertura en la superficie es la mejor opción para albergar los insectos beneficiosos (Sullivan, 2003).
1.2.2.7.- Mejora de la rentabilidad de la explotación
Las cubiertas verdes normalmente son cultivadas durante periodos del año en los que las condiciones no son óptimas para el crecimiento del cultivo principal (Thorup-Kristensen et al., 2003), por lo que si se establece un cultivo de cobertura de interés comercial puede incrementarse la rentabilidad de la explotación.
El uso de cubiertas verdes también presenta otras ventajas económicas indirectas, como son el ahorro en fertilizantes, debido a la incorporación de nutrientes con la materia orgánica del cultivo de cobertura; en herbicidas, por el efecto alelopático de algunas especies; y en pesticidas, por la supresión del hábitat de algunas plagas. Otro hecho que produce un beneficio económico indirecto es el incremento del rendimiento del cultivo sucesivo, debido a la mejora del estado y fertilidad del suelo (Sullivan, 2003).
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1.2.3.- Limitaciones de la práctica
La utilización de cubiertas verdes en agricultura presenta varias limitaciones, que pueden afectar al cultivo sucesivo, como son la fecha de siembra y la duración de la estación de crecimiento, la reducción del contenido de agua del suelo, efectos no deseados en los cultivos sucesivos y el coste económico que supone para la explotación.
1.2.3.1.- Fecha de siembra y duración de la estación de crecimiento
La duración de la estación de crecimiento de la cubierta verde es tan importante como la elección de la especie. El aplazamiento de la siembra de la cubierta verde puede reducir la profundidad de las raíces y su consumo de nitrógeno especialmente de las capas más profundas, ya que si se siembra tarde ya se habrá producido parte de la lixiviación de nitratos que se quiere evitar (Thorup-Kristensen et al., 2003).
Los resultados obtenidos por Elers y Hartmann (1987), que establecieron cubiertas verdes en cinco fechas diferentes durante el otoño, muestran que la captación de nitrógeno se redujo aproximadamente 1kg N/ha y día para cubiertas verdes monocotiledóneas y 2kg N/ha y día para cubiertas verdes de crucíferas al retrasar la fecha de siembra.
1.2.3.2.- Reducción del contenido de agua del suelo
Mientras que una cubierta verde evita la pérdida de nutrientes del campo, el crecimiento de ésta reduce el contenido de agua del suelo (Thorup-Kristensen et al., 2003), por lo que el consumo de agua por los cultivos de cobertura se ha convertido en una preocupación en lugares donde las precipitaciones son escasas (Sullivan, 2003). Esta reducción de la humedad en el suelo puede afectar negativamente al desarrollo del cultivo sucesivo dentro de una rotación (Kramberger et al., 2009).
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1.2.3.3.- Efectos no deseados en los cultivos sucesivos
Varios estudios muestran que las cubiertas verdes pueden contener compuestos fitotóxicos, que pueden reducir la germinación de otras especies, tanto cultivos como malas hierbas (Thorup-Kristensen et al., 2003). La alelopatía generada por algunas especies de cubiertas vegetales puede afectar negativamente al desarrollo del cultivo siguiente (Kramberger et al., 2009).
Tonitto (2005) expone que es importante una adecuada sincronización de eliminación o incorporación de la cubierta vegetal con la siembra o plantación del cultivo principal, ya que se observan reducciones en el rendimiento del cultivo principal cuando la cubierta verde interfiere con su fecha de plantación.
Además, una correcta gestión de los residuos del cultivo de cobertura es necesaria para evitar que éste actúe como mala hierba del cultivo que se desarrollará posteriormente en la parcela, por lo que se evitar que en la parcela queden semillas del cultivo utilizado como cubierta verde.
Algunos estudios, como el de Kramberger et al. (2009), determinaron que las cubiertas verdes no leguminosas, que normalmente tienen bajo contenido de N y una alta relación C/N, muestran pocos efectos o efectos no beneficiosos en el cultivo siguiente, y en algunos casos incluso efectos negativos.
Otros autores señalan que las leguminosas son menos eficientes que las cubiertas no leguminosas en el agotamiento del nitrógeno del suelo. Por ello, una forma de utilizar la capacidad de las leguminosas de fijar nitrógeno y la eficiencia de las no leguminosas en la absorción del nitrógeno del suelo es cultivarlas mezcladas (Thorup-Kristensen et al., 2003).
Los cultivos de cobertura pueden reducir los niveles nutricionales del suelo limitando el crecimiento del cultivo sucesivo, ya que para durante su desarrollo absorben nutrientes del suelo. Este problema se puede evitar incorporando los residuos del cultivo al suelo como abono verde, de forma que los nutrientes son liberados al suelo por la descomposición de la materia orgánica.
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1.2.3.4.- Coste económico
Una de las desventajas que presenta el cultivo de una cubierta verde es el coste económico que supone para la explotación, ya que se deben de realizar una serie de labores agrícolas que no se llevan a cabo si se deja la parcela en barbecho. La semilla supone el mayor coste asociado a esta práctica agronómica (Sullivan, 2003). Además, si el cultivo de cobertura utilizado es anual, se debe realizar la siembra todos los años por lo que el coste es mayor que en una cubierta vegetal perenne.
1.2.4.- Especies vegetales empleadas como cubiertas verdes
Las plantas generalmente recomendadas como cubierta vegetal pertenecen a las familias Fabaceae (leguminosas), Brassicaceae (crucíferas) y Poaceae (gramíneas) (Ovalle et al., 2007).
Las cubiertas de leguminosas tienen la gran ventaja de aportar al suelo nitrógeno por fijación biológica. Por esta razón, las gramíneas se siembran casi siempre asociadas con leguminosas (Ovalle et al., 2007).
Las especies anuales utilizadas como cubiertas verdes son (Ovalle et al., 2007; Thorup-Kristensen et al., 2003; Tonitto, 2005):
- Avena (Avena sativa)
- Raigrás italiano (Lolium multiflorum Lam.) - Centeno (Secale cereale L.)
- Algunos tréboles (Trifolium spp.), como el trébol encarnado
(Trifolium incarnatum) o el violeta (Trifolium pratense)
- Veza (Vicia sativa).
En las cubiertas perennes se utilizan las siguientes especies (Ovalle et al., 2007; Tonitto, 2005):
- 23 - - Raigrás inglés (Lolium perenne) - Trébol blanco (Trifolium repens) - Trébol violeta (Trifolium pratense)
Las especies de cubiertas vegetales dominantes en sistemas de climas templados son tolerantes al frío y no leguminosas, como el centeno o el raigrás. Sin embargo, algunas especies de leguminosas como el trébol violeta, el trébol encarnado, y la veza, han sido manejados exitosamente como cubiertas verdes de invierno en climas fríos y templados (Tonitto, 2005).
1.2.5.- Descripción de la cubierta verde ideal
Para la implantación de la cubierta verde ideal en una parcela se deben se debe tener en cuenta que las decisiones de manejo de los cultivos de cobertura deben estar basadas en un equilibrio entre la rentabilidad agrícola y la sostenibilidad ambiental (Kramberger et al., 2008), ya que una cubierta vegetal que produce efectos negativos en el cultivo principal de la explotación reduciría la rentabilidad de ésta y no sería deseable aplicarla.
Cómo cultivar las cubiertas verdes para obtener los beneficios ambientales y agronómicos óptimos dependerá de factores como el clima, el tipo de suelo, el cultivo principal, el sistema de cultivo utilizado y los problemas ambientales locales (Thorup-Kristensen et al., 2003)
Una cubierta verde ideal debe cumplir las siguientes condiciones:
1. Se debe elegir una especie y variedad que estén adaptadas a las condiciones edafológicas y climatológicas locales, de forma que su manejo sea lo más sencillo posible y se tengan que realizar el menor número de labores posibles, para que el coste de su cultivo sea el menor.
2. El cultivo de cobertura debe encajar adecuadamente dentro de la rotación de cultivos que se realiza en la parcela, por lo que se debe elegir una especie cuyo
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ciclo tenga una duración tal que no interfiera con el ciclo del resto de cultivos que se desarrollan en el campo.
3. Para la elección de la cubierta verde también debe tenerse en cuenta la fitotoxicidad que presentan algunas plantas, de forma que no se generen alelopatías que puedan afectar al desarrollo del cultivo principal, con la consecuente pérdida de rendimiento.
4. La cubierta vegetal debe cubrir la mayor superficie de terreno posible para proteger el suelo de la lluvia y el viento, y evitar así la erosión y la pérdida de suelo.
5. Debe ser un cultivo eficiente en la captación de nutrientes del suelo, sobretodo de nitrógeno para evitar su lixiviación y así la contaminación de las aguas con nitratos. Además, la retención de nutrientes es importante, porque en el momento en el que el cultivo es incorporado al suelo éste se descompone y libera lentamente los nutrientes al suelo, de forma que quedan disponibles para el cultivo sucesivo y se reduce la necesidad de aplicar fertilizantes.
6. En climas en los que las precipitaciones son escasas, las necesidades de agua de la cubierta verde no deben ser excesivamente altas, ya que si extrae una cantidad elevada de agua puede afectar negativamente al cultivo siguiente. 7. Si la especie elegida como cubierta vegetal es una leguminosa hay que tener en
cuenta las necesidades de nitrógeno del cultivo siguiente, ya que las leguminosas fijan nitrógeno atmosférico a través de la simbiosis con las bacterias del género Rhizobium y lo incorporan al suelo, por lo que si se alcanzan concentraciones elevadas de este nutriente puede generarse una situación de toxicidad para algunas especies de cultivos.
8. Otra característica que puede resultar interesante en un cultivo de cobertura es su posterior aprovechamiento. Si tras realizar su función como cubierta vegetal de la parcela ese cultivo se puede aprovechar, no sólo como abono verde, sino como alimento para el ganado, la rentabilidad de la explotación puede incrementarse con la venta de la cosecha.
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1.3.- INTERÉS DE
Lolium multiflorum
COMO CUBIERTA VERDE
1.3.1.- Descripción de la especie y de su cultivo como forraje
Las gramíneas del género Lolium son utilizadas en gran parte de las regiones templadas del mundo como forraje (Andueza et al., 1999). El raigrás italiano (Lolium multiflorum Lam.) es una gramínea forrajera muy apreciada por su gran productividad, su rápido establecimiento, su agresividad frente a otras especies adventicias y su alta calidad nutritiva (Piñeiro et al., 2001). Gracias a estas características su cultivo está muy extendido en todo el mundo, y es la gramínea pratense más sembrada en España.
Se trata de una especie de porte erecto, de 40-120 mm, con tallos lisos o ásperos hacia su extremo superior. Las hojas son glabras, de color verde brillante, planas, con lígula membranosa de 1-2 mm y aurículas. La inflorescencia es una espiga, cuyas espiguillas contienen de 11 a 22 flores. Las espiguillas presentan una sola gluma y son aristadas. El grano es una cariópside vestida.
Se cultiva principalmente en zonas de clima templado, ya que el raigrás italiano resiste temperaturas frías, pero es muy sensible al calor y a la sequía. Detiene completamente su crecimiento en veranos calurosos y secos. Tampoco tolera el encharcamiento, pero se desarrolla bien sobre suelos que retienen la humedad.
Las variedades de Lolium multiflorum se clasifican en dos grupos: alternativas tipo Westerwold, que son anuales; y no alternativas, que son más duraderas, pudiendo alcanzar los dos años de vida productiva, por lo que son bianuales (Piñeiro et al., 2001).
Las variedades alternativas tipo Westerwold se cultivan como praderas monófitas de corta duración (desde septiembre hasta mayo). Las variedades no alternativas se utilizan para establecer praderas bífitas o polífitas de mayor duración. Una leguminosa que frecuentemente se asocia al raigrás italiano no
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alternativo es el trébol violeta (Piñeiro et al., 2001), que soporta bien la agresividad inicial del raigrás.
También, según su dotación cromosómica se distinguen variedades diploides y tetraploides. Las variedades tetraploides son más productivas, presentan mayor agresividad inicial, mayor contenido en agua y más resistencia a enfermedades.
El raigrás italiano puede sembrarse durante todo el otoño, pero lo recomendable es sembrarlo antes de que finalice el mes de septiembre, para conseguir un buen establecimiento y crecimiento inicial (Piñeiro et al., 2001). A diferencia de las demás gramíneas pratenses, si se siembra pronto en otoño permite un primer aprovechamiento antes de que acabe el año. En áreas de invierno benigno, a mediados de marzo puede realizarse la siguiente siega.
Como cultivo principal, es una especie muy productiva si se abona suficientemente con nitrógeno. Desde su siembra en otoño hasta final del año siguiente pueden alcanzarse producciones superiores a las 15 t ms/ha. En el segundo año la producción decae, pero puede estar por encima de las 12 t ms/ha.
La mayoría de variedades tienden a espigar en la primera quincena de mayo. Los rebrotes también pueden formar espigas a diferencia de lo que ocurre con otras gramíneas pratenses. Se puede dejar resemillar para alargar su duración en la pradera, pero esto supone una pérdida de calidad del forraje en el corte en que se permite el semillado.
Se aprovecha mediante siega, aportándose en verde o conservándose ensilado o henificado, aunque también puede pastarse. El forraje presenta una elevada riqueza en azúcares solubles (es la gramínea pratense sembrada con mayor contenido en hidratos de carbono solubles), y es de buena calidad y apetecibilidad para el ganado. Su alto contenido en azúcares hace que presente una elevada aptitud para el ensilado por lo que suele preferirse conservarlo ensilado que henificado.
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Para alimentación en fresco y para henificación se recomiendan las variedades tetraploides. Para ensilar, se recomiendan las variedades diploides, con menor contenido acuoso, que permiten la práctica del ensilado sin necesidad de aditivos.
1.3.2.- Interés de Lolium multiflorum como cubierta verde
Los raigrases han sido a menudo utilizados como cubiertas verdes debido a su capacidad de crecimiento en épocas de temperaturas bajas (Kramberger et al., 2008), cuando no es posible el cultivo de otras especies de interés comercial debido a la climatología. Lolium multiflorum es una gramínea forrajera que se adapta a un amplio rango climático, dentro de los climas templados, por lo que puede introducirse en rotaciones de cultivos en diferentes lugares.
El raigrás italiano es cultivado como cubierta vegetal de invierno, en el caso de variedades anuales (variedades tipo Westerwold), o como cubierta vegetal perenne, debido a su capacidad de autoresiembra, en el caso de las variedades no alternativas.
Es habitualmente utilizado como cultivo de invierno en rotaciones con el fin de intensificar la producción forrajera (López Cedrón et al., 2006), o para proporcionar una cubierta verde (Kramberger et al., 2009), que además produce un forraje de calidad (Piñeiro et al., 2001).
El raigrás italiano es efectivo en la prevención de la lixiviación del nitrógeno mineral durante el otoño y el invierno (Kramberger et al., 2009; Lithourgidis et al., 2011), ya que es un cultivo que presenta una alta demanda de nitrógeno. Debido a esto, desempeña un papel importante desde el punto de vista medioambiental, ya que evita que el N se filtre por lavado a zonas inaccesibles para las raíces, para acabar en los cauces de aguas superficiales o subterráneas (Piñeiro et al., 2001).
Otra de las características de esta especie que la hace interesante como cubierta verde es que se implanta rápidamente en campo (Piñeiro et al., 2001), por
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lo que ejerce un efecto herbicida sobre las malas hierbas que puedan aparecer en la parcela, ya que debido a su rápido crecimiento inicial no deja crecer a otras especies. Por ejemplo, Kaneko el al. (2011) concluyeron en su ensayo que utilizando el raigrás italiano como cubierta verde en una rotación con soja forrajera no es necesario aplicar herbicidas, ya que el efecto de supresión de malas hierbas del raigrás es suficiente para una producción adecuada de soja. Además, esta facilidad de establecimiento hace que el suelo permanezca desnudo menos tiempo, por lo que se reducen las posibilidades de erosión.
Presenta ventajas sobre otros cultivos utilizados como cubiertas vegetales en áreas de otoños e inviernos templados en términos de costos de producción (Kramberger et al., 2008; Rozman et al., 2006) y de beneficios, debido a la producción de forraje de calidad que presenta características adecuadas para el consumo por el ganado. Por lo tanto, esta cubierta verde presenta una mayor rentabilidad que otras que no pueden ser aprovechadas con un fin comercial.
Moraes et al. (2009) determinó que las especies Raphanus sativus y Lolium
multiflorum presentan una mayor cobertura del suelo que otras cubiertas verdes,
por lo que el suelo queda más protegido. Además, el raigrás italiano permite una mayor reducción de las malas hierbas y un mayor crecimiento de las plantas de cereales que constituirían el cultivo siguiente (Lithourgidis et al., 2011).
Kuo y Jellum (2000) observaron que el centeno de invierno y el raigrás benefician al nitrógeno orgánico del suelo y mejoran gradualmente, a largo plazo, la producción de biomasa del maíz comparado con el control (suelo en barbecho) (Thorup-Kristensen et al., 2003).
1.3.3.- Posibles limitaciones de Lolium multiflorum como cubierta
verde: la alelopatía
Algunos estudios han encontrado evidencias de la existencia de un efecto negativo del raigrás italiano en el rendimiento del cultivo sucesivo de remolacha (Kramberger et al., 2008) y de maíz (Kramberger et al., 2009), e incluso una
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inhibición del ahijado del arroz tras el aporte de residuos de L. multiflorum (Li et al., 2008). Sin embargo, otros autores exponen que no encuentran efectos negativos de esta especie sobre cultivos posteriores (López Cedrón et al., 2006).
Una de las explicaciones posibles a estos efectos inhibitorios es la presencia de aleloquímicos en los residuos de esta especie (Li et al., 2008; Kramberger et al., 2009). En sus tallos y raíces se han aislado y caracterizado compuestos fenólicos (Ponce et al., 2009). Entre la gran variedad de compuestos secundarios encontrados en plantas, los fenólicos y terpenoides representan los principales agentes alelopáticos que se conocen actualmente (Anaya, 1999). A nivel planta-suelo, los fenoles han sido frecuentemente asociados a las interacciones alelopáticas entre vegetales. Además pueden participar en la defensa de las plantas contra microorganismos patógenos e interferir en las interacciones entre plantas y microorganismos edáficos (Castells, 2008).
Por lo tanto, los compuestos fenólicos, a menudo antimicrobianos, presentes en L. multiflorum son los responsables de su potencial alelopático (Ponce
et al., 2009).
La alelopatía es definida como el efecto directo o indirecto, perjudicial o beneficioso, de una planta sobre el crecimiento y desarrollo de otra a través de la producción de compuestos químicos (metabolitos secundarios) que son liberados al medio ambiente (Rice, 1984).
Se ha reconocido evidencias de alelopatía en condiciones naturales sólo en algunas comunidades y en circunstancias particulares. Varios factores interactúan con los agentes alelopáticos en el suelo haciendo la evaluación del proceso en la naturaleza muy compleja (Anaya, 1999).
Diversos autores han encontrado diferentes compuestos obtenidos de la descomposición del raigrás italiano que actúan como inhibidores de la germinación y el desarrollo de otros cultivos o del propio raigrás (Breland, 1996; Stirzaker y Bunn, 1996). Sin embargo, las concentraciones demandadas para la aparición de inhibición son tan altas que únicamente han sido obtenidas en
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laboratorio. Además, se requieren ciertas condiciones para que la inhibición sea aparente (Bueno et al., 2006).
Es difícil aplicar los resultados obtenidos en laboratorio directamente a la producción en campo, porque la concentración de sustancias inhibitorias en los extractos son probablemente mayores que lo que se observa en condiciones naturales (Chung y Miller, 1995).
En otras especies del mismo género que el raigrás italiano se han encontrado evidencias de alelopatía, como se indica en el estudio realizado por San Emeterio et al. (2003), que demuestra que L. rigidum manifiesta una actividad alelopática y que influye en la emergencia y en el crecimiento de las plántulas del raigrás italiano, dactilo y alfalfa.
Por lo tanto, debido al potencial alelopático de esta especie, el manejo de sus residuos podría influir sobre los cultivos posteriores en una rotación (Oreja et al.,2010).
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El rendimiento del cultivo principal, implantado tras una cubierta vegetal, se ve influenciado por la gestión agronómica de ésta, tanto por la duración de su ciclo como por el manejo de los residuos que quedan en el campo. Por ello, es importante sincronizar la fecha de eliminación de la cubierta verde con la fecha de siembra o plantación del cultivo principal, así como realizar un adecuado manejo de los residuos del cultivo de cobertura de forma que no afecten negativamente al desarrollo del cultivo principal.
Como se ha expuesto en el apartado anterior, el raigrás italiano (Lolium
multiflorum) es una gramínea que presenta un gran interés como cubierta vegetal
dentro de una rotación de cultivos en climas templados. Por ello, los objetivos del presente trabajo son:
En primer lugar determinar si los residuos de L. multiflorum dejados en el campo afectan a la actividad microbiana del suelo, y de qué modo lo hacen, ya que dicha actividad está relacionada con la disponibilidad de los principales nutrientes (nitrógeno y fósforo) para los cultivos.
En segundo lugar, determinar cuál puede ser la mejor gestión que se puede realizar de los residuos de esta especie para que la actividad microbiana edáfica relacionada con el ciclo del nitrógeno, del carbono y del fósforo no se vea afectada negativamente, o incluso se vea beneficiada. Para ello, se evaluará si los residuos
de L. multiflorum aplicados al suelo de diferentes maneras afectan de forma
distinta a las actividades enzimáticas relacionadas con los ciclos de los principales nutrientes del suelo y su disponibilidad.
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3.1.- DESCRIPCIÓN DE LA PARCELA DE ENSAYO
La parcela objeto de estudio pertenece a la localidad de Arazuri, Navarra (42º48’N-1º43’W). Se encuentra en la zona media de Navarra, y presenta un clima de transición entre mediterráneo y atlántico. La temperatura media anual es de 12.4 ºC. Los meses más calurosos son julio y agosto, y las temperaturas más bajas se registran en los meses de diciembre y enero. El total de las precipitaciones es de 762.3 l/m2. Las lluvias están bien repartidas a lo largo de todo el año, siendo más escasas durante la estación estival. El mes con más precipitaciones es noviembre, mientras que los más secos son julio y agosto (Figura 1).
Figura 1. Diagrama ombrotérmico de Arazuri. Fuente: Meteorología y Climatología de Navarra.
Según el informe analítico realizado por el Laboratorio Nasersa en el año 2008, los resultados obtenidos en el análisis granulométrico determinan que la composición del suelo es la siguiente: 4.73 % arena gruesa (2-02 mm), 8.47 % arena media (0.2-0.1 mm), 14.78 % arena fina (0.1-0.05 mm), 19.60 % limos gruesos (0.05-0.002 mm), 32.44 % limos finos (0.02-0.002 mm) y 19.97 % arcillas (<0.002 mm). Por lo tanto, la textura del suelo de la parcela es arcillo – limosa.
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El pH (H2O) del suelo es ligeramente básico, ya que tiene un valor de 7.61. La conductividad eléctrica es de 0.63 dS/m, por lo que se puede afirmar que se trata de un suelo no salino, con una adecuada conductividad eléctrica, que no tiene problemas por presencia de sales solubles. El contenido en materia orgánica es de 2.42 %. Relacionando este valor con otros parámetros como el contenido en arcillas y el pH del suelo, se puede determinar que el contenido de materia orgánica es correcto, aunque no es un valor muy elevado.
El contenido en fósforo es de 136.53 mg P2O5/Kg y el de potasio de 341.57 mg K2O /Kg, lo cual son valores elevados. Se trata de una parcela que antes del establecimiento del ensayo estaba dedicada a la producción agrícola, por lo que durante su explotación se realizaron diferentes aportaciones de fertilizantes, como lo reflejan los altos contenidos de estos nutrientes. El suelo tiene un contenido de nitrógeno total del 0.18 %, lo cual es un valor bajo. La concentración de nitrato (5.96 µg N-NO3-/g) es notablemente superior a la de amonio (0.64 µg N-NH4+/g), que presenta un valor bajo.
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3.2.- DISEÑO EXPERIMENTAL
Para la realización del ensayo se establecieron treinta subparcelas de dimensiones 50 x 50 cm a las que se aplicaron cinco tratamientos diferentes con seis repeticiones de cada tratamiento. Los tratamientos que se llevaron a cabo fueron los siguientes:
Control: suelo desnudo (CON)
Suelo con residuos secos y enterrados de L. multiflorum (LSE) Suelo con residuos frescos enterrados de L. multiflorum (LVE) Suelo con residuos frescos en superficie de L. multiflorum (LVS) Cultivo de L. multiflorum (CUL)
La parcela utilizada en el ensayo estaba dividida en dos zonas, una con suelo sin cultivar y otra en la que había 24 subparcelas con cultivo de L. multiflorum. Esta última estaba siendo utilizada en un ensayo paralelo que se estaba llevando a cabo en la parcela de Arazuri, y se utilizó en nuestro ensayo para el tratamiento de cultivo de L. multiflorum. En la zona sin cultivar se determinaron 24 subparcelas en las que se aplicaron los tratamientos control, suelo con residuos secos y enterrados de L. multiflorum, suelo con residuos frescos enterrados de L.
multiflorum y suelo con residuos frescos en superficie de L. multiflorum.
Para el diseño de la parcela se distribuyeron los tratamientos completamente al azar en las subparcelas, y el resultado fue el que se muestra en la figura 2.
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3.3.- ESTABLECIMIENTO DEL ENSAYO Y MUESTREOS DE CAMPO
El ensayo se estableció el día 7 de junio de 2010, simulando una fecha probable de siega del cultivo de Lolium multiflorum. Para ello, en primer lugar se determinó la posición de cada una de las subparcelas y se procedió a aplicar en cada una la forma de L. multiflorum que le correspondía.
En cada una de las subparcelas en las que había que aplicar residuos del cultivo la cantidad aplicada en peso seco fue de 90 g (180 g/m2), sobre el suelo desnudo.
Para obtener los residuos secos de L. multiflorum, una semana antes de establecer el ensayo se segaron parte de las subparcelas y se dejaron secar las plantas durante toda la semana. Se estimó que el contenido de humedad de estos residuos era inferior al 40%, por lo que la cantidad de residuos aplicada fue de 150 gramos (300 g/m2). Los residuos secos se enterraron con una azada a una profundidad de unos 10 cm intentando homogeneizar la mezcla de suelo y residuos.
Los residuos frescos se cortaron el mismo día de la aplicación y se estimó su contenido de humedad en un 80%. Por lo tanto, la cantidad de residuos aplicada fue de 450 gramos en (900 g/m2), tanto para los residuos dejados en superficie como enterrados. Al igual que en el caso anterior los residuos enterrados se mezclaron con la tierra para obtener un suelo con características homogéneas.
En las subparcelas a las que correspondía el tratamiento “control” se eliminaron los restos de vegetación de la superficie sin realizar ninguna labor en el suelo. Para las subparcelas de cultivo se eligieron parcelas en las que ya se había sembrado anteriormente L. multiflorum.
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Para la realización del trabajo se han llevado a cabo un total de tres muestreos de suelo, dejando transcurrir un tiempo desde el establecimiento del ensayo de:
Una semana: junio de 2010
Tres meses: septiembre de 2010
Siete meses: enero de 2011
En los tres muestreos el procedimiento llevado a cabo fue el mismo. De cada subparcela se extrajo una muestra de suelo, para lo cual se utilizó un tubo cilíndrico de PVC cuyas dimensiones eran 10 cm de longitud y 9 cm de diámetro. Por lo tanto, el volumen de suelo muestreado era de 636 cm3. El tubo era introducido en el suelo mediante el golpeo con un martillo sobre un taco de madera que se colocaba sobre él. Para sacar la muestra de suelo era necesario utilizar dos ganchos que facilitaban la extracción del tubo del suelo.
En las subparcelas en las que el tratamiento aplicado era residuos frescos
de L. multiflorum en superficie, también se recogió una muestra de este residuo
vegetal, unos 20 gramos aproximadamente, además de la muestra de suelo.
Las muestras, tanto de suelo como de residuos vegetales, se depositaban cada una en bolsas de plástico etiquetadas, que se cerraban e introducían en una cámara frigorífica portátil, para evitar alterar sus características antes de trasladarlas al laboratorio para realizar los análisis pertinentes.